CAPÍTULO 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.2. Primeira Etapa Levantamento e Caracterização do Problema
4.2.1. Abordagem Inicial do Problema
De acordo com a revisão bibliográfica sobre ligas de alumínio e processos de corrosão, verificou-se que, para uma avaliação completa da corrosão neste tipo de componente (rotores de motobombas), devem ser consideradas as combinações de efeitos causados pelo impacto das partículas (velocidade, concentração, fluxo, forma, ângulo de impacto, dureza, densidade), material do rotor (dureza, resistência, densidade, modulo de elasticidade, elemento de liga), e do meio (pH, potencial eletroquímico, viscosidade, composição química, temperatura, pressão) [WOOD, e al]. Concluindo-se que o material
do rotor seria o primeiro parâmetro a ser avaliado.
Quanto ao processo de fundição utilizado nas indústrias Schneider S/A., trata-se de uma fundição típica para peças de alumínio fundidas em moldes de areia, sendo a fusão feita em forno a cadinho com queimadores a óleo, enquanto que o controle de qualidade do processo e de recebimento de matéria prima, seguem Normas internas bem definidas. Na solicitação da liga ao fornecedor é especificada a Norma da Aluminum Association (AA) 356.1. No recebimento da matéria prima, todo o lote de matéria prima recebido, possui “Certificados da Composição Química” que são devidamente arquivados, garantindo a procedência do material. Os materiais fundidos na presente indústria são a liga de alumínio 356.1, liga bronze SAE 81379 e ligas de ferro fundido.
A tabela 4.1 mostra, para fins de avaliação da matéria prima, três “Certificados da Composição Química” selecionados como forma de comparar o recebimento da matéria prima com a especificação da Norma Aluminum Association (AA) 356.1. A composição química foi fornecida pelo fabricante da liga no “Certificado de Análise”.
Tabela 4.1 - Especificações segundo Norma da Aluminum Association (AA) 356.1, comparada com “Certificados da Composição Química”.
Elementos SAE 323 – AA 356.1Norma Fevereiro 2001Certificado A Certificado BAbril 2001 Certificado CJulho 2004
Si 6,50 – 7,50 % 7,13 6,70 6,72 Mg 0,20 – 0,45 % 0,26 0,27 0,28 Fé 0,60 % máx. 0,57 0,45 0,37 Cu 0,25 % máx. 0,25 0,19 0,090 Mn 0,35 % máx. 0,19 0,15 0,35 Zn 0,35 % máx. 0,20 0,11 0,050 Ni 0,10 % máx. 0,01 0,01 0,010 Ti 0,10 % máx. 0,04 0,04 0,040 Pb 0,10 % máx. 0,03 0,02 0,020 Sn 0,10 % máx. 0,004 0,005 0,001
Alumínio Balanço Balanço Balanço Balanço
De acordo com a tabela 4.1, verifica-se que o controle de qualidade está recebendo a matéria prima com qualidade assegurada por Norma internacionalmente reconhecida e que o fabricante da liga está fornecendo a matéria prima conforme especificação exigida
pela indústria.
Porém, como por exemplo, o Certificado A da tabela 4.1, onde algumas observações são pertinentes como: segundo a Norma 356.1, se o teor de Ferro excede a 0,45%, o teor de Manganês não deve ser menor do que a metade do teor de Ferro contido, que segundo o certificado, para o percentual de 0,57% de Ferro o percentual de Manganês deveria se no mínimo 0,29%. Outra observação quanto ao teor da Cobre (0,25%) é que este elemento se encontra no limite máximo da especificação da Norma 356.1 referenciada. Segundo o Certificado B, o teor de cobre (0,19%) estaria também próximo ao limite da Norma A356.1, Norma considerada como matéria prima de excelente qualidade. Segundo o certificado C, podendo-se afirmar que este lote foi fornecido com teores de Cu e Zn menores se comparados aos Certificados A e B da tabela 4.1. Com base nestes três certificados selecionados, pode-se exemplificar que a matéria prima é fornecida pelo fabricante dentro dos limites permitidos pela Norma referenciada (Norma AA 356.1), onde os elementos em questão na presente pesquisa são o Cu e o Zn.
Com base em um relatório técnico fornecido por empresa especializada na caracterização de ligas de alumínio, no qual foram analisadas três amostras com corrosão prematura em diferentes peças (rotores) que estavam sendo utilizados em motobombas que haviam apresentados problemas de corrosão. Segundo os dados fornecidos, foram feitas algumas avaliações consideradas pertinentes a esta pesquisa como, por exemplo, a avaliação da composição química demonstrada na tabela 4.2.
Tabela 4.2 - Composição química encontrada nos rotores e a especificação da Norma 356.1 ao fabricante da liga.
Elementos Norma 356.1 Rotor 01 Rotor 02 Rotor 03
Si 6,50 a 7,50% 7,25 6,82 7,00 Mg 0,20 a 0,45% 0,32 0,19 0,21 Fe 0,60 % máx. 0,50 0,49 0,57 Cu 0,25 % máx. 0,10 0,13 0,19 Mn 0,35 % máx. 0,14 0,18 0,28 Zn 0,35 % máx. 0,08 0,69 0,10 Ni 0,05 % máx. 0,005 0,006 0,008 Pb 0,20 % máx. 0,003 0,012 0,028 Alumínio Balanço 91,55 91,42 91,55
De acordo com a tabela 4.2, pode-se verificar que a composição química reflete a composição química da matéria prima fornecida pelo fabricante de ligas (tabela 4.1), com algumas variações provenientes do processo de fundição, como, por exemplo, no rotor 2 onde o teor de Magnésio (0,19) está abaixo e o teor de Zinco está acima dos teores exigidos pela norma referenciada.
Com as avaliações acima descritas quanto à composição química da matéria prima e dos rotores que haviam apresentado problemas de corrosão, pode-se verificar que a liga utilizada na indústria possuía composição química de acordo com a Normalização da liga, no entanto, deveria ser avaliada uma liga similar, com menores teores de elementos residuais como Cu e Zn, pois estes elementos residuais, segundo a revisão bibliográfica são considerados como os principais elementos que podem provocar redução na resistência à corrosão nesta liga. Também foi considerada importante a avaliação da influência destes elementos, pois, segundo tabela 4.2, estes elementos estão presentes nas composições química dos rotores em aplicações onde ocorreram corrosão acentuada, e também por serem os elementos de ligas metálicas comumente utilizadas para a fabricação de rotores de motobombas na indústria que são: ligas de Al, cobre, latão e ligas de ferros fundidos, podendo eventualmente ocorrer contaminação da matéria prima pela sucata interna (retornos).
As avaliações feitas nos laboratórios da UDESC envolveram a análise da microestrutura, usando MO e MEV de uma amostra corroída em motobomba. A preparação das amostras seguiu as técnicas convencionais de metalografia. Segue abaixo seqüências de figuras obtidas das peças corroídas usando estas técnicas.
As Figuras 4.1 apresentam imagens obtidas via MO de uma amostra de rotor em liga de Alumínio 356 que haviam apresentado problemas de corrosão em serviço.
(a) Região que apresentou corrosão em serviço, parte mais externa.
(b) Observação com maior aumento
(c) Observação com maior aumento - corrosão nos contornos dos grãos da solução sólida rica
em alumínio
(d) Observação com maior aumento - corrosão nos contornos dos grãos da solução sólida rica
em alumínio
Figura 4.1 – Metalografias obtidas via MO de uma amostra de rotor de motobomba corroído em serviço.
As Figuras 4.2 apresentam imagens obtidas vias MEV evidenciando observações feitas na figura 4.1.
(a) – MEV da amostra da fig. 4.1 (b) – Observação com maior aumento Figura 4.2 - Corrosão intergranular observada em peças corroídas usando as técnicas de MEV.
De acordo com a seqüência de figuras 4.1 obtidas via MO e 4.2 obtidas via MEV, pode-se observar a ocorrência de corrosão intergranular evidenciada pela dissolução de material nos contornos dos grãos da solução sólida rica em alumínio. Estas observações sugerem que o mecanismo de corrosão que atuou sobre estas peças se trata de corrosão predominantemente intergranular, sendo este o principal fator responsável pela ocorrência de corrosão severa nas ligas 356 e A356.